响应性微胶囊电场调控下的结构色及其光传输特性研究

基本信息
批准号:11874366
项目类别:面上项目
资助金额:63.00
负责人:孙爱华
学科分类:
依托单位:中国科学院宁波材料技术与工程研究所
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张公军,李勇,储成义,于明利,陈涛,吴焕圣,华乐天
关键词:
胶体颗粒响应性光子晶体动态自组装微胶囊结构色
结项摘要

The ordered structures by assembly of colloidal particles have many novel properties and functions, and received increasing attention from researchers, and have wide applications in tunable electro-optic devices and intelligent sensor.Based on Fundamental research effect, we have preliminaryly found that the ordered dielectric structures formed through field-controlled reversible self-assembly of colloidal particles manifest complete photonic properties and good structural color . However, the devices havemany disadvantages,such as non-solid state, low s long term tability and so on. In order to elucidate the basic rules and the controllability of dynamic self-assembly and light propagation.characteristics, we will benefit from electrophoretic display (EPD) and fabricate a encapsulation of one particle with surface treatment by situ synthesis. Characteristics of dynamic self-assembly, colloidal particles nanoclusters formation in encapsulation and their relationships with features of light propagation and structural color will be controlled by dynamic electric field. The preparation of responsive photonic encapsulation and its reversible sstructural color process developed in this project may have a significant impact on eradicating the drawback of current responsive photonic crystal s and become the solid foundation for novel photonic devices and sensors.

组装成有序结构的胶体粒子可以获得多种新的特性和功能而受到关注,在可调性光电元件和智能传感器中其有广阔的应用前景。我们前期研究发现电场诱导胶体粒子自组装可形成完全可逆的动态自组装体系,具有很好的结构色特性,而且能有效解决调控范围窄、响应慢、难于集成等缺点。为进一步阐明场致胶体粒子动态自组装的本质规律和光传输特性,推动其实际应用,本项目借鉴电子墨水显示技术(EPD),以电场响应性胶体结构为研究对象,设计并制备具有特定光学功能和表面定向相互作用的微胶囊,通过施加动态电场实时观测并研究响应性微胶囊中有序胶体晶簇的动态组装过程及组装结构与结构色和光传输特性的关系;为进一步阐明场致微胶囊中粒子动态自组装的本质规律和光传输特性,揭示胶体粒子动态、可逆自组装过程和调控的新方法,为构筑基于电场诱导胶体粒子动态结构的新型光子器件并阐明其光电作用机制奠定坚实的实验和理论基础。

项目摘要

本项目借鉴电子墨水显示技术(EPD),以电场响应性胶体结构为研究对象,设计并制备具有特定光学功能和表面定向相互作用的微胶囊,通过施加动态电场实时观测并研究响应性微胶囊中有序胶体晶簇的动态组装过程及组装结构与结构色和光传输特性的关系;为进一步阐明场致微胶囊中粒子动态自组装的本质规律和光传输特性,揭示胶体粒子动态、可逆自组装过程和调控的新方法,为构筑基于电场诱导胶体粒子动态结构的新型光子器件并阐明其光电作用机制奠定坚实的实验和理论基础。主要研究内容包括单分散球形胶体颗粒的设计制备与表面极化特性研究,响应性微胶囊的制备及其物性调控研究和电场诱导下微胶囊中胶体晶簇的形成及结构演化过程三个方面。经过近四年的研究,团队以四氯乙烯为囊芯,采用一步法工艺制备了脲醛树脂空心微胶囊,研究了搅拌速率、乳化时间、乳化剂浓度等工艺参数对微胶囊合成状态、阻隔性能的影响规律;同时,以四氯乙烯溶解油红为囊芯,制备了脲醛树脂红色微胶囊,研究了合成高分子类表面活性剂对微胶囊的影响。制备了Fe3O4、SiO2和PS、TiO2等代表性胶体粒子微胶囊,并得到其复合核壳粒子随电压变化明显的结构色颜色变化,并得到多种结构色变色薄膜。本项目的研究结果对单一材料电子彩色墨水的研究和小空间控制粒子的团聚行为提供数据和理论基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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